JP2017175004A - チップサイズパッケージ、製造方法、電子機器、および内視鏡 - Google Patents

チップサイズパッケージ、製造方法、電子機器、および内視鏡 Download PDF

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Abstract

【課題】固体撮像素子と発光素子とが一体化されている小型のチップサイズパッケージを実現する。【解決手段】本開示の一側面であるチップサイズパッケージは、入射光に応じた画素信号を生成する固体撮像素子と、電圧印可された電圧に応じて照射光を出力する発光素子とを備え、前記固体撮像素子と前記発光素子が一体化されている。本開示は、例えば、小型電子機器や医療用内視鏡などに適用できる。【選択図】図３

Description

本開示は、チップサイズパッケージ、製造方法、電子機器、および内視鏡に関し、特に、CMOSなどの固体撮像素子とLEDなどの発光素子とを隣接して配置する場合に用いて好適なチップサイズパッケージ、製造方法、電子機器、および内視鏡に関する。
小型の電子機器に搭載するカメラでは、画像を撮像するためのCMOS等に代表される固体撮像素子と、被写体に光を照射するためのLEDに代表される発光素子とを隣接して配置されている必要がある。この要求を満たすために、固体撮像素子と発光素子との一体化が望まれており、様々な組み合わせ方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１０９５１６号公報
固体撮像素子と発光素子とを一体化する場合、従来のウェハプロセス(Wafer Process)では、固体撮像素子のモジュールと発光素子のモジュールとを組み合わせることになるので、一体化されたモジュール全体のサイズを小型化することが困難であった。また、ウェハプロセスでは、固体撮像素子のモジュールを作る工程と発光素子のモジュールを作る工程と両者を組み合わせる工程が必要となるので、工程が煩雑であった。
本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、固体撮像素子と発光素子とが一体化されている小型のチップサイズパッケージを実現できるようにするものである。
本開示の第１の側面であるチップサイズパッケージは、入射光に応じた画素信号を生成する固体撮像素子と、電圧印可された電圧に応じて照射光を出力する発光素子とを備え、前記固体撮像素子と前記発光素子が一体化されている。
前記固体撮像素子は、光電変換を行う画素アレイが形成されている第１層と、前記画素アレイによって変換された画素信号を処理する信号処理回路およびI/O回路が少なくも形成されている第２層とが積層されており、前記第２層に形成されている前記信号処理回路および前記I/O回路は、前記画素アレイが占める領域から横方向にはみ出すことなく配置されているようにすることができる。
前記発光素子は、サファイアガラスを支持基板として形成されているようにすることができる。
前記サファイアガラスは、前記固体撮像素子のカバーガラスを兼ねるようにすることができる。
本開示の第１の側面であるチップサイズパッケージは、複数の前記発光素子が形成されている第１基板と、複数の前記固体撮像素子が形成されている第２基板とがWCSP製法によって貼り合わせた後に個片化されているようにすることができる。
本開示の第１の側面であるチップサイズパッケージは、数の前記発光素子が形成されている基板に対してCOW製法によって複数の前記固体撮像素子が載置された後に個片化されているようにすることができる。
複数の前記発光素子が形成されている基板に対してCOW製法によって載置された前記固体撮像素子はCSP化されており、前記CSP化されている固体撮像素子には、接続端子として半田ボールが形成されているようにすることができる。
複数の前記発光素子が形成されている基板に対してCOW製法によって載置された前記固体撮像素子には、接続端子としてワイヤが接続されているようにすることができる。
本開示の第１の側面であるチップサイズパッケージは、複数の前記固体撮像素子が形成されている基板に対してCOW製法によって複数の前記発光素子が載置された後に個片化されているようにすることができる。
前記発光素子は、LED素子またはレーザ素子とすることができる。
前記サファイアガラスには、前記発光素子から出力された照射光の指向性を調整するモスアイ加工部が形成されているようにすることができる。
前記発光素子と前記固体撮像素子との境には遮光壁が形成されているようにすることができる。
前記発光素子と前記固体撮像素子との境に位置する前記サファイアガラスには、遮光溝が形成されているようにすることができる。
本開示の第２の側面である製造方法は、入射光に応じた画素信号を生成する固体撮像素子と、電圧印可された電圧に応じて照射光を出力する発光素子とを備え、前記固体撮像素子と前記発光素子が一体化されているチップサイズパッケージの製造方法において、複数の前記固体撮像素子が形成されている第２基板にシール樹脂を塗布し、前記シール樹脂を塗布した前記第２基板に対して、複数の前記発光素子が形成されている第１基板をWCSP製法によって貼り合わせ、貼り合わされている前記第１基板および前記第２基板を個片化する。
本開示の第３の側面である電子機器は、入射光に応じた画素信号を生成する固体撮像素子と、電圧印可された電圧に応じて照射光を出力する発光素子とが一体化されているチップサイズパッケージを備える。
本開示の第４の側面である内視鏡は、入射光に応じた画素信号を生成する固体撮像素子と、電圧印可された電圧に応じて照射光を出力する発光素子とが一体化されているチップサイズパッケージを備える。
本開示の第１乃至４の側面によれば、小型のチップサイズパッケージ（以下、CSPとも略称する）を実現できる。
固体撮像素子の一般的な構成例を示す断面図である。 発光素子の一般的な構成例を示す断面図である。 第１の実施の形態であるCSPの構成例を示す断面図である。 第１の実施の形態であるCSPの製造工程を説明するための図である。 第２の実施の形態であるCSPの構成例を示す断面図である。 第２の実施の形態であるCSPの製造工程を説明するための図である。 第３の実施の形態であるCSPの構成例を示す断面図である。 第３の実施の形態であるCSPの製造工程を説明するための図である。 第４の実施の形態であるCSPの構成例を示す断面図である。 第４の実施の形態であるCSPの製造工程を説明するための図である。 第５の実施の形態であるCSPの構成例を示す断面図である。 第６の実施の形態であるCSPの構成例を示す断面図である。 第７の実施の形態であるCSPの構成例を示す断面図である。 第８の実施の形態であるCSPの構成例を示す断面図である。 第１乃至第８の実施の形態を適用したカプセル型内視鏡を含む体内情報取得システムの構成例を示すブロック図である。 第１乃至第８の実施の形態のその他の適用例を示す図である。
以下、本開示を実施するための最良の形態（以下、実施の形態と称する）について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜一体化する前の固体撮像素子の構成例＞
図１は、一体化する前の固体撮像素子の一般的な構成例を示す断面図である。
この固体撮像素子１０は、光の入射側から順に、カバーガラス１１、オンチップレンズ１２、カラーフィルタ１３、ＰＤ（フォトダイオード）層１４、配線層１５、および半田ボール１６から構成される。
カバーガラス１１は、通常、SiOガラスを材料としており、製造工程において500乃至800μｍの厚さから300μｍ程度にまで研磨される。ただし、カバーガラス１１は、青色LED素子と一体化されるに際して省略される場合がある。
オンチップレンズ１２は、入射光をＰＤ層１３に集光する。カラーフィルタ１３は、例えばＲ，Ｇ，Ｂの各色フィルタがベイヤ配列に従って配列されている。ＰＤ層１４には、光電変換素子であるＰＤが形成されている。
配線層１５には、所定の信号処理回路や外部端子を取り出すためのI/O回路等が形成されている。配線層１５に形成されている信号処理回路やI/O回路等は、上層側のＰＤ層１３に形成されている画素アレイが占める領域から横方向にはみ出すことなく配置されている。
半田ボール１６は、該固体撮像素子１０が電子機器などに搭載される際の外部端子として設けられている。
＜一体化する前の発光素子の構成例＞
図２は、一体化する前の発光素子の一例である青色LED素子の一般的な構成例を示す断面図である。
この青色LED素子２０は、サファイアガラス２１を支持基板として、ｎ層２２、発光層２３、ｐ層２４が積層されている。ｎ層２２およびｐ層２４の材料には、例えば、GaN，GaAs，SiC等を用いることができる。ｎ層２２およびｐ層２４には、それぞれワイヤボンド用パッド２５ｎ，２５ｐが形成される。
サファイアガラス（SiNガラス）２１は、固体撮像素子１０のカバーガラス１１に用いられるSiOガラスに比較して高い強度を有しており、製造工程において70μｍ程度まで研磨される。
青色LED素子２０においては、ｎ側ワイヤボンド用パッド２５ｎおよびｐ側ワイヤボンド用パッド２５ｐから電圧を印可することにより、発光層２３から青色光が出力される。なお、青色光の照射方向は、サファイアガラス２１側またはその反対側のどちらにも調整可能である。
＜第１の実施の形態＞
次に、図３は、本開示の第１の実施の形態である、WCSP(Wafer level Chip Size Package)製法により固体撮像素子と青色LED素子とを一体化したチップサイズパッケージの構成例を示す断面図である。
以下、CSPを構成する構成要素のうち、上述した固体撮像素子１０および青色LED素子２０と共通する構成要素には同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。
第１の実施の形態であるCSP３０は、複数チップ分の固体撮像素子１０が形成されている基板と、複数チップ分の青色LED素子２０が形成されている基板とを貼り合わせるWCSP製法により製造したものである。
CSP３０は、青色LED素子２０の構成要素であるサファイアガラス２１を支持基板として形成されており、サファイアガラス２１が固体撮像素子１０のカバーガラスを兼ねるように形成されている。
Si0ガラスに比較して強度が高いサファイアガラス２１を用いることにより、カバーガラスの薄膜化と、CSP３０全体としての低背化（モジュール小型化）を実現できる。
CSP３０の固体撮像素子１０は、半田ボール４７を介して外部と接続される。CSP３０の青色LED素子２０に対しては、半田ボール４４およびVIA（貫通電極）４３、並びに半田ボール４６およびVIA４５を介して電圧が印可される。
図４は、WCSP製法によるCSP３０の製造工程を説明するための図である。
始めの工程では、同図Ａに示されるように、複数チップ分の青色LED素子２０がスクライブ領域を設けて隣接して形成されている基板を用意する。次の工程では、同図Ｂに示されるように、該基板上の複数チップ分の青色LED素子２０のうち、固体撮像素子１０と一体化させるものを覆うように保護膜４１を塗布するレジストパターニングを行う。
次の工程では、同図Ｃに示すように、保護膜４１で覆われていない青色LED素子（ｎ層２２、発光層２３、およびｐ層２４）を削り取るエッチングを行い、その後、同図Ｄに示すように、保護膜４１を除去する。
このエッチングは、ドライエッチングまたはウェットエッチングのどちらでもよい。また、エッチングの代わりに、レーザリフトオフ製法を選択的に行うようにすれば、除去した青色LED素子を他の用途に転用することができる。
上述した工程と並行し、同図Ｅに示されるように、複数チップ分の固体撮像素子１０がスクライブ領域を設けて隣接して形成されている基板を用意する。ただし、この固体撮像素子１０にはカバーガラス１１および半田ボール１６が形成されていないものとする。
次の工程では、同図Ｆに示されるように、該固体撮像素子１０側の基板上にシール樹脂４２を塗布し、同図Ｇに示されるように、該固体撮像素子１０側の基板に対して青色LED素子２０側の基板を、シール樹脂４２に青色LED素子（ｎ層２２、発光層２３、およびｐ層２４）が埋没するように貼り合わせる。
さらに、同図Ｈに示されるように、配線層１５側から青色LED素子２０のｎ層２２およびｐ層２４までVIA４３，４５を形成した後、配線層１５の表面に半田ボール４４，４６を形成する。また、固体撮像素子１０の底部にも半田ボール４７を形成する。
最後に、貼り合わされている両基板を個片化工程によって複数のCSP３０に分断する。
この個片化工程は、まず、サファイアガラス２１を所望の厚さまで研削する。なお、既にサファイアガラス２１が所望の厚さまで研磨されている場合にはこの工程を省略できる。次に、各CSP３０の間のスクライブ領域を、配線層１５側（図面下側）から順にサファイアガラス２１までドライエッチング、レーザカッティング、またはダイシングによって切断する。なお、この切断は層毎に一旦止めてもよいし、連続して行ってもよい。また、配線層１５側から順にｐ層２４まで切断し、サファイアガラス２１については、逆側（図面上側）から切断するようにしてもよい。さらに、サファイアガラス２１の切断については、ダイヤモンドスクライブとブレーキングを採用してもよい。
＜第２の実施の形態＞
次に、図５は、本開示の第２の実施の形態である、COW(Chip On Wafer)製法により固体撮像素子と青色LED素子とを一体化したCSPの構成例を示す断面図である。
第２の実施の形態であるCSP５０は、複数チップ分の青色LED素子２０が形成されている基板上に、CSP化されている固体撮像素子１０を積載するCOW製法により製造したものである。
CSP５０は、青色LED素子２０の構成要素であるサファイアガラス２１を支持基板として形成されており、サファイアガラス２１が固体撮像素子１０のカバーガラスを兼ねるように形成されている。
強度が高いサファイアガラス２１を用いることにより、カバーガラスの薄膜化と、CSP５０全体としての低背化（モジュール小型化）を実現できる。
CSP５０の固体撮像素子１０は、半田ボール１６を介して外部と接続される。CSP５０の青色LED素子２０に対しては、半田ボール６１，６２を介して電圧が印可される。
図６は、COW製法によるCSP５０の製造工程を説明するための図である。
始めの工程では、同図Ａに示されるように、上述した図４Ａ乃至図４Ｄの工程により得られる、固体撮像素子１０と一体化させる青色LED素子だけを残した基板を用意する。
上述した工程と並行し、同図Ｂに示されるように、CSP化されている固体撮像素子１０を用意する。ただし、この固体撮像素子１０はカバーガラス１１が形成されていないものとする。
次の工程では、同図Ｃに示されるように、青色LED素子２０の基板上に、CSP化されている固体撮像素子１０を載置して、青色LED素子２０のｎ層２２とｐ層２４にそれぞれ接するように半田ボール６１，６２を形成する。
最後に、固体撮像素子１０が載置された基板を個片化工程によって複数のCSP５０に分断する。この個片化工程については、上述したCSP３０の場合と同様であるので、その説明は省略する。
＜第３の実施の形態＞
次に、図７は、本開示の第３の実施の形態である、COW製法により固体撮像素子と青色LED素子とを一体化したCSPの構成例を示す断面図である。
第３の実施の形態であるCSP７０は、複数チップ分の青色LED素子２０が形成されている基板上に、パッケージ化されていない固体撮像素子１０のチップを積載するCOW製法により製造したものである。
CSP７０は、青色LED素子２０の構成要素であるサファイアガラス２１を支持基板として形成されており、サファイアガラス２１が固体撮像素子１０のカバーガラスを兼ねるように形成されている。
強度が高いサファイアガラス２１をCSP５０の支持基板として用いることにより、カバーガラスの薄膜化と、CSP７０全体としての低背化（モジュール小型化）を実現できる。
CSP７０の固体撮像素子１０は、ワイヤ８１を介して外部と接続される。CSP７０の青色LED素子２０に対しては、ワイヤ８２，８３を介して電圧が印可される。
図８は、COW製法によるCSP７０の製造工程を説明するための図である。
始めの工程では、同図Ａに示されるように、上述した図４Ａ乃至図４Ｄの工程により得られる、固体撮像素子１０と一体化させる青色LED素子だけを残した基板を用意する。
上述した工程と並行し、同図Ｂに示されるように、パッケージ化されていない固体撮像素子１０のチップを用意する。ただし、この固体撮像素子１０には半田ボール１６が形成されていないものとする。
次の工程では、同図Ｃに示されるように、青色LED素子２０側の基板に固体撮像素子１０のチップを載置してワイヤ８１を接続し、さらに、青色LED素子２０のｎ層２２とｐ層２４にそれぞれワイヤ８２，８３を接続する。
最後に、固体撮像素子１０が載置された基板を個片化工程によって複数のCSP７０に分断する。この個片化工程については、上述したCSP３０の場合と同様であるので、その説明は省略する。
＜第４の実施の形態＞
次に、図９は、本開示の第４の実施の形態である、COW製法により固体撮像素子と青色LED素子とを一体化したCSPの構成例を示す断面図である。
第４の実施の形態であるCSP９０は、複数チップ分の固体撮像素子１０が形成されている基板上に、CSP化されている青色LED素子２０を積載するCOW製法により製造したものである。
CSP９０は、固体撮像素子１０の構成要素であるカバーガラス１１を支持基板として形成されている。
CSP９０の固体撮像素子１０は、半田ボール１６を介して外部と接続される。CSP９０の青色LED素子２０に対しては、半田ボール２５，２６を介して電圧が印可される。
図１０は、COW製法によるCSP９０の製造工程を説明するための図である。
始めの工程では、同図Ａに示されるように、複数チップ分の固体撮像素子１０が形成されている基板を用意する。次の工程では、同図Ｂに示されるように、青色LED素子２０を載置する空間を設けるために、基板上の固体撮像素子１０間の配線層１５などを除去する。
上述した工程と並行し、同図Ｃに示されるように、CSP化されている青色LED素子２０を用意する。次の工程では、同図Ｄに示されるように、固体撮像素子１０の基板に開けた空間にCSP化されている青色LED素子２０を載置する。
最後に、青色LED素子２０が載置された基板を個片化工程によって複数のCSP９０に分断する。この個片化工程については、上述したCSP３０の場合と同様であるので、その説明は省略する。
ところで、上述した第１乃至第４の実施の形態では、固体撮像素子１０と青色LED素子２０が隣接して配置されているために、青色LED素子２０の照射光が固体撮像素子１０に写り込んでしまう事象（以下、迷光と称する）が発生し得る。そこで、この迷光の発生を抑止するための構成についても提案する。
＜第５の実施の形態＞
図１１は、本開示の第５の実施の形態である、固体撮像素子と青色LED素子とを一体化したCSPの構成例を示す断面図である。
第５の実施の形態であるCSP１２０は、第１の実施の形態であるCSP３０の青色LED素子２０におけるサファイアガラス２１にモスアイ加工部１２１を追加、形成したものである。
モスアイ加工部１２１は、サファイアガラス２１上にｎ層２２を形成する前に、サファイアガラス２１に対してエッチングによって形成する。
CSP１２０においては、モスアイ加工部１２１が形成されていることにより、青色LED素子２０から照射される光の指向性を上げることができるので、照射光がチップ内で迷光してしまうことを抑止することができる。
なお、CSP１２０の固体撮像素子１０が接するサファイアガラス２１にもモスアイ加工を施すようにしてもよい、この場合、固体撮像素子１０も受光感度の向上が期待できる。
＜第６の実施の形態＞
図１２は、本開示の第６の実施の形態である、固体撮像素子と青色LED素子とを一体化したCSPの構成例を示す断面図である。
第６の実施の形態であるCSP１３０は、第１の実施の形態であるCSP３０の固体撮像素子１０と青色LED素子２０との境界に遮光壁１３１を追加、形成したものである。
遮光壁１３０は、固体撮像素子１０が形成されている基板と張り合わせる前に、青色LED素子２０が形成されている基板側に形成する。
遮光壁１３１には、例えば、Al，Au，Co，Ni，Cu，Ｗ，Ti等のメタル材料、SiO，SiN，SiON等の無機材料、カラーフィルタ等の有機材料、結晶、液晶等の偏光子、またはこれらを組み合わせたものを用いることができる。
CSP１３０においては、遮光壁１３１が形成されていることにより、青色LED素子２０からの照射光が直接的に固体撮像素子１０に入射してしまうことを抑止することができる。
＜第７の実施の形態＞
図１３は、本開示の第７の実施の形態である、固体撮像素子と青色LED素子とを一体化したCSPの構成例を示す断面図である。
第７の実施の形態であるCSP１４０は、第１の実施の形態であるCSP３０の固体撮像素子１０と青色LED素子２０との境界上層のサファイアガラス２１に遮光溝１４１を追加、形成したものである。
遮光溝１４１の形成は、図４Ｈに示された個片化前の状態でもよいし、個片化後でもよい。ただし、遮光溝１４１の加工量（幅および深さ）は、搬送時にサファイアガラス２１が割れてしまうリスクと遮光性能のトレードオフとなる。個片化後に遮光溝１４１を形成する場合には、サファイアガラス２１の割れリスクが低くなるので、上述した第６の実施の形態であるCSP１３０の遮光壁１３０と併設することができ、遮光壁１３０と遮光溝１４１を連続的に形成できる。
遮光溝１４１は、空隙のままでもよいし、上述した第６の実施の形態であるCSP１３０の遮光壁１３０と同様の遮光材料を充填してもよい。
CSP１４０においては、遮光溝１４１が形成されていることにより、青色LED素子２０からの照射光がサファイアガラス２１内で反射して固体撮像素子１０に入射してしまうことを抑止することができる。
＜第８の実施の形態＞
図１４は、本開示の第８の実施の形態である、固体撮像素子と青色LED素子とを一体化したCSPの構成例を示す断面図である。
第８の実施の形態であるCSP１５０は、第１の実施の形態であるCSP３０に、上述したモスアイ加工部１２１、遮光壁１３１、および遮光溝１４１を併設したものである。
CSP１５０においては、モスアイ加工部１２１、遮光壁１３１、および遮光溝１４１が形成されていることにより、チップ内での迷光を抑止することができる。
＜変形例＞
図示は省略するが、第１乃至第４の実施の形態であるCSP３０，５０，７０，９０に対しても、上述したモスアイ加工部１２１、遮光壁１３１、または遮光溝１４１を個別に、あるいはこれらを適宜組み合わせて追加、形成するようにしてもよい。
また、上述した第１乃至第８の実施の形態では、固体撮像素子と一体化する発光素子を青色LED素子としたが、青色LED素子の代わりに、または青色LED素子に追加して、赤外LED素子、紫外LED素子、レーザ素子等を組合せるようにしてもよい。
＜第１乃至第８の実施の形態の適用例＞
第１乃至第８の実施の形態であるCSPは、様々な電子機器に適用することができる。
例えば、医療用途におけるICG(Indocyanine green)（蛍光造影法）観察を行う電子機器に適用できる。ICG観察では、励起光が760ｎｍ、蛍光が850ｎｍであるので、発光素子には、760ｎｍの波長の光を出力するもの用いればよい。
ICG観察では、低感度の狭波長帯のため分光リップルが小さいことが望ましい。分光リップルは反射界面の干渉により発生するが、本実施の形態のCSPでは分光リップルを大幅に抑制できる。具体的には、例えば、最表面に屈折率n=1から1.7の空気とサファイアガラス２１の中間屈折率の材料を用いて膜厚d＝波長λ/(4×屈折率n)となる反射防止膜を設計することでICG波長リップルを最小化できる。
また、本実施の形態のCSPの場合、従来では固体撮像素子と発光素子とで個別に加工していた反射防止膜を同時に形成できる。
次に、図１５は、第１乃至第８の実施の形態であるCSPをカプセル型内視鏡に適用した場合の、該カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムの概略的な構成例を示している。
該体内情報取得システム３０００は、検査時に患者によって飲み込まれるカプセル型内視鏡３１００と、体内情報取得システム３０００の動作を統括的に制御する外部制御装置３２００から構成される。
カプセル型内視鏡３１００は、撮像機能および無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像（以下、体内画像ともいう）を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置３２００に順次無線送信する。
外部制御装置３２００は、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置（図示せず）に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
体内情報取得システム３０００では、このようにして、カプセル型内視鏡３１００が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した画像を随時得ることができる。
カプセル型内視鏡３１００と外部制御装置３２００の構成および機能について詳述する。
カプセル型内視鏡３１００は、カプセル型の筐体３１０１内に、光源部３１０３、撮像部３１０５、画像処理部３１０７、無線通信部３１０９、給電部３１１３、電源部３１１５、状態検出部３１１７および制御部３１１９の機能が搭載されて構成される。
光源部３１０３は、撮像部３１０５の撮像視野に対して光を照射する。撮像部３１０５は、観察対象である体組織に照射された光の反射光を受光して光電変換することにより、観察光に対応した電気信号、すなわち観察像に対応した画像信号を生成する。撮像部３１０５によって生成された画像信号は、画像処理部３１０７に提供される。
第１乃至第８の実施の形態であるCSPは、光源部３１０３および撮像部３１０５として利用される。
画像処理部３１０７は、CPU（Central Processing Unit）やGPU（Graphics Processing Unit）等のプロセッサによって構成され、撮像部３１０５によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。当該信号処理は、画像信号を外部制御装置３２００に伝送するための最小限の処理（例えば、画像データの圧縮、フレームレートの変換、データレートの変換および／又はフォーマットの変換等）であってよい。画像処理部３１０７が必要最小限の処理のみを行うように構成されることにより、当該画像処理部３１０７を、より小型、より低消費電力で実現することができるため、カプセル型内視鏡３１００に好適である。ただし、筐体３１０１内のスペースや消費電力に余裕がある場合であれば、画像処理部３１０７において、更なる信号処理（例えば、ノイズ除去処理や他の高画質化処理等）が行われてもよい。
画像処理部３１０７は、信号処理を施した画像信号を、RAWデータとして無線通信部３１０９に提供する。なお、無線通信部３１０９は、状態検出部３１１７によってカプセル型内視鏡３１００の状態（動きや姿勢等）についての情報が取得されている場合には、当該情報と紐付けて、画像信号を無線通信部３１０９に提供してもよい。これにより、画像が撮像された体内における位置や画像の撮像方向等と、撮像画像とを関連付けることができる。
無線通信部３１０９は、外部制御装置３２００との間で各種の情報を送受信可能な通信装置によって構成される。当該通信装置は、アンテナ３１１１と、信号の送受信のための変調処理等を行う処理回路等から構成される。無線通信部３１０９は、画像処理部３１０７によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ３１１１を介して外部制御装置３２００に送信する。また、無線通信部３１０９は、外部制御装置３２００から、カプセル型内視鏡３１００の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ３１１１を介して受信する。無線通信部３１０９は、受信した制御信号を制御部３１１９に提供する。
給電部３１１３は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、および昇圧回路等から構成される。給電部３１１３では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。具体的には、給電部３１１３のアンテナコイルに対して外部から所定の周波数の磁界（電磁波）が与えられることにより、当該アンテナコイルに誘導起電力が発生する。当該電磁波は、例えば外部制御装置３２００からアンテナ３２０１を介して送信される搬送波であってよい。当該誘導起電力から電力再生回路によって電力が再生され、昇圧回路においてその電位が適宜調整されることにより、蓄電用の電力が生成される。給電部３１１３によって生成された電力は、電源部３１１５に蓄電される。
電源部３１１５は、二次電池によって構成され、給電部３１１３によって生成された電力を蓄電する。ただし、図１５では電源部３１１５からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略している。
状態検出部３１１７は、加速度センサおよび／又はジャイロセンサ等の、カプセル型内視鏡３１００の状態を検出するためのセンサから構成される。状態検出部３１１７は、当該センサによる検出結果から、カプセル型内視鏡３１００の状態についての情報を取得することができる。状態検出部３１１７は、取得したカプセル型内視鏡３１００の状態についての情報を、画像処理部３１０７に提供する。画像処理部３１０７では、上述したように、当該カプセル型内視鏡３１００の状態についての情報が、画像信号と紐付けられ得る。
制御部３１１９は、CPU等のプロセッサによって構成され、所定のプログラムに従って動作することによりカプセル型内視鏡３１００の動作を統括的に制御する。制御部３１１９は、光源部３１０３、撮像部３１０５、画像処理部３１０７、無線通信部３１０９、給電部３１１３、電源部３１１５および状態検出部３１１７の駆動を、外部制御装置３２００から送信される制御信号に従って適宜制御することにより、以上説明したような各部における機能を実現させる。
外部制御装置３２００は、CPU、GPU等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイコン若しくは制御基板等であり得る。外部制御装置３２００は、アンテナ３２０１を有し、当該アンテナ３２０１を介して、カプセル型内視鏡３１００との間で各種の情報を送受信可能に構成される。
具体的には、外部制御装置３２００は、カプセル型内視鏡３１００の制御部３１１９に対して制御信号を送信することにより、カプセル型内視鏡３１００の動作を制御する。例えば、外部制御装置３２００からの制御信号により、光源部３１０３における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置３２００からの制御信号により、撮像条件（例えば、撮像部３１０５におけるフレームレート、露出値等）が変更され得る。また、外部制御装置３２００からの制御信号により、画像処理部３１０７における処理の内容や、無線通信部３１０９が画像信号を送信する条件（例えば、送信間隔、送信画像数等）が変更されてもよい。
また、外部制御装置３２００は、カプセル型内視鏡３１００から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理（デモザイク処理）、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Noise Reduction）処理および／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の公知の信号処理が行われてよい。外部制御装置３２００は、表示装置（図示せず）の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置３２００は、生成した画像データを記録装置（図示せず）に記録させたり、印刷装置（図示せず）に印刷出力させたりしてもよい。
図１６は、第１乃至第８の実施の形態であるCSPのその他の適用例を示す図である。
上述した第１乃至第８の実施の形態であるCSPは、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
・デジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
なお、本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）
入射光に応じた画素信号を生成する固体撮像素子と、
電圧印可された電圧に応じて照射光を出力する発光素子と
を備え、
前記固体撮像素子と前記発光素子が一体化されている
チップサイズパッケージ。
（２）
前記固体撮像素子は、
光電変換を行う画素アレイが形成されている第１層と、
前記画素アレイによって変換された画素信号を処理する信号処理回路およびI/O回路が少なくも形成されている第２層と
が積層されており、
前記第２層に形成されている前記信号処理回路および前記I/O回路は、前記画素アレイが占める領域から横方向にはみ出すことなく配置されている
前記（１）に記載のチップサイズパッケージ。
（３）
前記発光素子は、サファイアガラスを支持基板として形成されている
前記（１）または（２）に記載のチップサイズパッケージ。
（４）
前記サファイアガラスは、前記固体撮像素子のカバーガラスを兼ねる
前記（２）に記載のチップサイズパッケージ。
（５）
複数の前記発光素子が形成されている第１基板と、複数の前記固体撮像素子が形成されている第２基板とがWCSP製法によって貼り合わせた後に個片化されている
前記（１）から（４）のいずれかに記載のチップサイズパッケージ。
（６）
複数の前記発光素子が形成されている基板に対してCOW製法によって複数の前記固体撮像素子が載置された後に個片化されている
前記（１）から（４）のいずれかに記載のチップサイズパッケージ。
（７）
複数の前記発光素子が形成されている基板に対してCOW製法によって載置された前記固体撮像素子はCSP化されており、
前記CSP化されている固体撮像素子には、接続端子として半田ボールが形成されている
前記（６）に記載のチップサイズパッケージ。
（８）
複数の前記発光素子が形成されている基板に対してCOW製法によって載置された前記固体撮像素子には、接続端子としてワイヤが接続されている
前記（６）に記載のチップサイズパッケージ。
（９）
複数の前記固体撮像素子が形成されている基板に対してCOW製法によって複数の前記発光素子が載置された後に個片化されている
前記（１）から（４）のいずれかに記載のチップサイズパッケージ。
（１０）
前記発光素子は、LED素子またはレーザ素子である
前記（１）から（９）のいずれかに記載のチップサイズパッケージ。
（１１）
前記サファイアガラスには、前記発光素子から出力された照射光の指向性を調整するモスアイ加工部が形成されている
前記（１）から（１０）のいずれかに記載のチップサイズパッケージ。
（１２）
前記発光素子と前記固体撮像素子との境には遮光壁が形成されている
前記（１）から（１１）のいずれかに記載のチップサイズパッケージ。
（１３）
前記発光素子と前記固体撮像素子との境に位置する前記サファイアガラスには、遮光溝が形成されている
前記（１）から（１２）のいずれかに記載のチップサイズパッケージ。
（１４）
入射光に応じた画素信号を生成する固体撮像素子と、
電圧印可された電圧に応じて照射光を出力する発光素子と
を備え、前記固体撮像素子と前記発光素子が一体化されているチップサイズパッケージの製造方法において、
複数の前記固体撮像素子が形成されている第２基板にシール樹脂を塗布し、
前記シール樹脂を塗布した前記第２基板に対して、複数の前記発光素子が形成されている第１基板をWCSP製法によって貼り合わせ、
貼り合わされている前記第１基板および前記第２基板を個片化する
製造方法。
（１５）
入射光に応じた画素信号を生成する固体撮像素子と、
電圧印可された電圧に応じて照射光を出力する発光素子と
が一体化されているチップサイズパッケージを
備える電子機器。
（１６）
入射光に応じた画素信号を生成する固体撮像素子と、
電圧印可された電圧に応じて照射光を出力する発光素子と
が一体化されているチップサイズパッケージを
備える内視鏡。
１０ 固体撮像素子， １１ カバーガラス， １２ オンチップレンズ， １３ カラーフィルタ， １４ ＰＤ層， １５ 配線層， ２０ 青色LED素子， ２１ サファイアガラス， ２２ ｎ層， ２３ 発光層， ２４ ｐ層， ２５ ワイヤボンド用パッド， ３０，５０，７０，９０ CSP， １２０ CSP， １２１ モスアイ加工部， １３０ CSP， １３１ 遮光壁， １４０ CSP， １４１ 遮光溝， １５０ CSP， ３１００ カプセル型内視鏡

Claims (16)

  1. 入射光に応じた画素信号を生成する固体撮像素子と、
    電圧印可された電圧に応じて照射光を出力する発光素子と
    を備え、
    前記固体撮像素子と前記発光素子が一体化されている
    チップサイズパッケージ。
  2. 前記固体撮像素子は、
    光電変換を行う画素アレイが形成されている第１層と、
    前記画素アレイによって変換された画素信号を処理する信号処理回路およびI/O回路が少なくも形成されている第２層と
    が積層されており、
    前記第２層に形成されている前記信号処理回路および前記I/O回路は、前記画素アレイが占める領域から横方向にはみ出すことなく配置されている
    請求項１に記載のチップサイズパッケージ。
  3. 前記発光素子は、サファイアガラスを支持基板として形成されている
    請求項２に記載のチップサイズパッケージ。
  4. 前記サファイアガラスは、前記固体撮像素子のカバーガラスを兼ねる
    請求項３に記載のチップサイズパッケージ。
  5. 複数の前記発光素子が形成されている第１基板と、複数の前記固体撮像素子が形成されている第２基板とがWCSP製法によって貼り合わせた後に個片化されている
    請求項２に記載のチップサイズパッケージ。
  6. 複数の前記発光素子が形成されている基板に対してCOW製法によって複数の前記固体撮像素子が載置された後に個片化されている
    請求項２に記載のチップサイズパッケージ。
  7. 複数の前記発光素子が形成されている基板に対してCOW製法によって載置された前記固体撮像素子はCSP化されており、
    前記CSP化されている固体撮像素子には、接続端子として半田ボールが形成されている
    請求項６に記載のチップサイズパッケージ。
  8. 複数の前記発光素子が形成されている基板に対してCOW製法によって載置された前記固体撮像素子には、接続端子としてワイヤが接続されている
    請求項６に記載のチップサイズパッケージ。
  9. 複数の前記固体撮像素子が形成されている基板に対してCOW製法によって複数の前記発光素子が載置された後に個片化されている
    請求項２に記載のチップサイズパッケージ。
  10. 前記発光素子は、LED素子またはレーザ素子である
    請求項２に記載のチップサイズパッケージ。
  11. 前記サファイアガラスには、前記発光素子から出力された照射光の指向性を調整するモスアイ加工部が形成されている
    請求項２に記載のチップサイズパッケージ。
  12. 前記発光素子と前記固体撮像素子との境には遮光壁が形成されている
    請求項２に記載のチップサイズパッケージ。
  13. 前記発光素子と前記固体撮像素子との境に位置する前記サファイアガラスには、遮光溝が形成されている
    請求項２に記載のチップサイズパッケージ。
  14. 入射光に応じた画素信号を生成する固体撮像素子と、
    電圧印可された電圧に応じて照射光を出力する発光素子と
    を備え、前記固体撮像素子と前記発光素子が一体化されているチップサイズパッケージの製造方法において、
    複数の前記固体撮像素子が形成されている第２基板にシール樹脂を塗布し、
    前記シール樹脂を塗布した前記第２基板に対して、複数の前記発光素子が形成されている第１基板をWCSP製法によって貼り合わせ、
    貼り合わされている前記第１基板および前記第２基板を個片化する
    製造方法。
  15. 入射光に応じた画素信号を生成する固体撮像素子と、
    電圧印可された電圧に応じて照射光を出力する発光素子と
    が一体化されているチップサイズパッケージを
    備える電子機器。
  16. 入射光に応じた画素信号を生成する固体撮像素子と、
    電圧印可された電圧に応じて照射光を出力する発光素子と
    が一体化されているチップサイズパッケージを
    備える内視鏡。
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